Bioinformatics analysis of the evolution strategy for wild-type Microcystis

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04610
• Research Institution: Shizuoka Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 牧野 育代 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (00542060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 厚志 日本大学, 工学部, 准教授 (90361138)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アオコ / メタトランスクリプトーム解析 / メタゲノム解析 / 野生型Microcystis

Outline of Annual Research Achievements

アオコ発生時とコロナウイルス感染拡大防止策による県外外出制限時とが一致したことにより，現地調査がほぼできない状況であった．このため，共同研究者からアオコ様態の検体を入手し，遺伝子の品質条件を満たした検体についてはDNA抽出および遺伝子抽出したのち，Uniprot,Refseq等のデータベースと照らし合わせメタゲノム解析，メタトランスプリプトーム解析として，遺伝子発現解析（Denovo，RNA-seq）を実施した．全ての検体の各データが揃ったのが3月であり，いま現在は初年度の遺伝子データとの統合（遺伝子関連統合データ）を試みている段階である．
また同時に一部の検体についてはサンプルを分取し，粘度などのアオコ様態の物性に関する時間的変動を分析している．その分析により，アオコを形成する条件の一つとして粘性が高いことまた粘性をもたらす物質の質が重要であることと考えられた．また，アオコ化に至るには，環境条件と栄養条件とのバランスが相対的にアンバランスであることが重要であると考えられ，細胞増殖とバイオフィルムとの間において，ある閾値を超えるとバイオフィルムの増加が優勢となった．そのことが水面浮上を保つことのきっかけとなる可能性がある．さらに，乾燥により，野生型Microcystisを優占種とするアオコ様態の特徴として，細胞外と推測される物質がアオコの保持に関与することが考えられた．今後は，遺伝子関連統合データと併せてアオコの拡大を可能にする物理的要素について検討する予定である．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本課題の目標であるアオコの規模拡大の核心的意義の解明に際して，2020年度は観測すること自体が困難であったことから予定していた観測計画やアオコ様態のサンプリングの一部に年単位での遅れが生じている．

Strategy for Future Research Activity

最終年度は，まず，初年度と次年度との遺伝子関係のデータ統合を完成させ，昼間と夜間のおけるアオコ様態の遺伝子の水平伝播に関与する転写産物等を探索する．次に，それら転写産物とメタゲノム解析によるDNAの変異情報とを照らし合わせ，アオコ様態を形成するきっかけとなりうる遺伝子情報を推定する．最後に，アオコ現象に内在する遺伝的傾向や転移因子の役割について検討して，野生型Microcystisが引き起こすアオコ化と生物進化との関係性について知り得た情報をもとに，アオコの規模拡大についてまとめる．

Causes of Carryover

コロナウイルス感染拡大の影響によって，現地観測が困難となり，また，論文投稿を予定していた国際会議が延期になったことから，計上した費用の一部が未使用となった．それらの未使用分は，最終年度において，現地調査，論文投稿，データ解析に使用する予定である．